CN112269074A - 变压器差动保护试验方法 - Google Patents

变压器差动保护试验方法 Download PDF

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周建刚
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    • G—PHYSICS
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    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
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    • H02H7/04—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers
    • H02H7/045—Differential protection of transformers

Abstract

本发明涉及对单一系统的两相隔部分上的电压值或电流值进行比较领域，具体为一种变压器差动保护试验方法。一种变压器差动保护试验方法，其特征是：按如下步骤依次实施：计算出各个电流量；计算继电器第一拐点制动电流；计算启动电流和比率制动系数。本发明简化流程，准确率高。

Description

变压器差动保护试验方法
技术领域
本发明涉及对单一系统的两相隔部分上的电压值或电流值进行比较领域，具体为一种变压器差动保护试验方法。
背景技术
变压器的差动保护是变压器的主保护，主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。差动保护试验时，在绕组变压器的两侧均装设电流互感器，其二次侧按循环电流法接线，即如果两侧电流互感器的同级性端都朝向母线侧，则将同级性端子相连，并在两接线之间串联接入电流继电器。
传统的差动保护试验方法需要使用可输出六个电流源的六相试验仪来进行试验，仪器价格高昂，操作复杂，因此对人员的操作技能要求较高；试验时需根据变压器的接线组别及变比大小来设置六个相位的角度（如0º、240º、120º、210º、90º、330º）来进行电流补偿完成差动保护，这些角度的设置容易出错，同时得到的数据量较为庞大，这样对人员对数据处理能力又提出了较高的要求。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种简化流程、准确率高的测试手段，本发明公开了一种变压器差动保护试验方法。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种变压器差动保护试验方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
① 确定变压器的各项参数，包括：变压器容量、变压器a侧电流一次额定值、变压器a侧电流二次额定值、变压器a侧电压一次额定值、变压器a侧参考电流一次值、变压器a侧幅值平衡系数、变压器a侧零序去除、变压器b侧电流一次额定值、变压器b侧电流二次额定值、变压器b侧电压一次额定值、变压器b侧参考电流一次值、变压器b侧幅值平衡系数、变压器b侧零序去除，根据公式，计算出各个电流量，包括：线圈a侧的变压器高压侧额定电流一次值和变压器高压侧额定电流二次值，线圈b侧的变压器高压侧额定电流一次值和变压器高压侧额定电流二次值；
② 确定继电器的各项参数，包括：继电器最小启动电流、继电器差动速断电流、继电器二次谐波制动系数、继电器第二拐点制动电流和继电保护整定值，根据公式，计算继电器第一拐点制动电流；
③ 根据变压器和继电器的各项参数，包括：变压器容量、变压器变比、变压器高压侧变比、变压器低压侧变比、变压器额定电流、折算至变压器二次侧、继电器差动电流、继电器差动速断率、继电器斜率1、继电器斜率2、继电器第一拐点制动电流和继电器第二拐点制动电流，计算启动电流和比率制动系数，包括：
变压器高压侧启动电流=差动最小启动电流×变压器高压侧额定电流，
变压器低压侧启动电流=差动最小启动电流×变压器低压侧额定电流；
变压器固定低压侧a、180°，
变压器固定高压侧B、180°，
变压器高压侧A、0°，由，
变压器升至动作，
变压器固定低压侧b、180°，
变压器固定高压侧C、180°，
变压器高压侧B、180°，由，
变压器升至动作，
变压器固定低压侧c、180°，
变压器固定高压侧A、180°，
变压器高压侧C、180°，由，
变压器升至动作。
本发明利用了变压器差动保护实验的优化算法，可结合建立的EXCEL模型，针对不同的变压器差动继电器，通过输入变压器数据和整定值，得到试验标准数据，完成差动保护计算。简化了操作流程。降低了对试验仪器的要求。节约仪器成本；简化计算过程，提高计算的准确率。
本发明通过研发变压器差动保护试验的优化算法，创新性地使用三相试验仪代替原有的六相试验仪进行变压器差动保护试验，这种方法只需设置两个电流相位角度（0°和180°），并利用EXCEL的函数计算功能，实现通过输入变压器数据和整定值，得到试验标准数据，完成差动保护计算。这种变压器差动保护试验的优化算法具有以下优点：1. 降低了对试验仪器的要求。只需使用能输出三个电流源的试验仪即可，节约仪器成本；2. 简化了操作流程。传统的变压器差动保护试验方法需根据变压器的接线组别设置六个电流相位的角度，新的优化算法只需设置0度和180度即可完成试验；3. 利用EXCEL的函数计算功能，简化计算过程，提高计算的准确率。这种变压器差动保护试验的优化算法可广泛用于变压器的差动保护试验，有较大推广使用价值。
本发明具有如下有益效果：
1. 简化操作流程，传统的变压器差动保护试验方法需根据变压器的接线组别设置六个电流相位的角度，本发明只需设置0度和180度即可完成试验；
2. 降低了对试验仪器的要求，本发明只需使用能输出三个电流源的试验仪即可，节约仪器成本；
3. 利用EXCEL的函数计算功能，简化计算过程，提高计算的准确率。
附图说明
图1是本发明计算电流量的界面图，
图2是继电保护定值原理图，
图3是本发明计算继电保护整定值的界面图，
图4是本发明计算差动启动值的界面图，
图5是本发明计算比率制动值的界面图，
图6～图9都是本发明采用EXCEL计算时的界面图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种变压器差动保护试验方法，按如下步骤依次实施：
① 确定变压器的各项参数，包括：变压器容量、变压器a侧电流一次额定值、变压器a侧电流二次额定值、变压器a侧电压一次额定值、变压器a侧参考电流一次值、变压器a侧幅值平衡系数、变压器a侧零序去除、变压器b侧电流一次额定值、变压器b侧电流二次额定值、变压器b侧电压一次额定值、变压器b侧参考电流一次值、变压器b侧幅值平衡系数、变压器b侧零序去除，根据公式，计算出各个电流量，包括：线圈a侧的变压器高压侧额定电流一次值和变压器高压侧额定电流二次值，线圈b侧的变压器高压侧额定电流一次值和变压器高压侧额定电流二次值；
如图1所示：在建立的EXCEL模型中，输入变压器的额定容量、额定电压等数据，并利用函数公式，计算相关电流量。
② 继电保护定值原理如图2所示，确定继电器的各项参数，包括：继电器最小启动电流、继电器差动速断电流、继电器二次谐波制动系数、继电器第二拐点制动电流和继电保护整定值，根据公式，计算继电器第一拐点制动电流；
如图3所示，新建一张“继电保护整定值”的工作表，在新建的表格中将继保定值单中数据填入。
③ 根据变压器和继电器的各项参数，包括：变压器容量、变压器变比、变压器高压侧变比、变压器低压侧变比、变压器额定电流、折算至变压器二次侧、继电器差动电流、继电器差动速断率、继电器斜率1、继电器斜率2、继电器第一拐点制动电流和继电器第二拐点制动电流，计算启动电流和比率制动系数，包括：
变压器高压侧启动电流=差动最小启动电流×变压器高压侧额定电流，
变压器低压侧启动电流=差动最小启动电流×变压器低压侧额定电流；
变压器固定低压侧a、180°，
变压器固定高压侧B、180°，
变压器高压侧A、0°，由，
变压器升至动作，
变压器固定低压侧b、180°，
变压器固定高压侧C、180°，
变压器高压侧B、180°，由，
变压器升至动作，
变压器固定低压侧c、180°，
变压器固定高压侧A、180°，
变压器高压侧C、180°，由，
变压器升至动作。
如图4所示：新建一张“差动启动值”的工作表，建立相应的函数计算公式后，计算出差动启动电流值。
如图5所示：新建一张“比率制动系数”的工作表，建立相应的函数计算公式后，利用三相试验仪对变压器的A、B、C三相进行校验。并计算出比率制动测定的标准值。
具体地说：
1. 根据变压器的铭牌，在建立的EXCEL表中输入变压器的额定容量、额定电压等数据，利用函数计算公式，计算相关电流量。如在F9单元格输入变压器的额定容量，在D9单元格输入变压器的额定电压，则变压器高压侧额定电流一次值=F9×1000/(SQRT(3)×D9)，SQRT是算术平方根函数。
当函数计算公式做好后，根据设计院给出的继保整定值单，人工输入如下参数：CT额定值、变压器额定电压、变压器额定容量、变压器接线方式。
2. 在原EXCEL文档中，建立新的工作表，重命名为“差动启动值”，如图6所示。
建立如图7所示的表格。单元格E2“变压器容量”，输入函数“=变压器数据!F9×1000”，可调用工作表“变压器数据”中的变压器容量；单元格E5“Idiff>”，输入函数“=继保整定值!E3”，调用工作表“继保整定值”中的最小启动电流Iref；以此类推，建立相关单元格的函数；
建立单元格P10“高压侧启动电流”的函数“=L10×N10”，意思是：高压侧启动电流＝Idiff>差动最小启动电流×高压侧额定电流＝0.12×3.44＝0.41A；
建立单元格U12“低压侧启动电流”的函数“=O12×Q12×SQRT(3)”，意思是：低压侧启动电流＝Idiff>差动最小启动电流×低压侧额定电流×＝0.12×3.44×0.41×0.71A，如图7所示。
3. 在刚才建立的EXCEL文档中，建立新的工作表，重命名为“比率制动系数”，如图8所示。
建立如图9所示的表格，制动电流IR的0.07、1.2、2.5、3.1、3.5、4是取自x轴的六个点，差动电流的前三个点Id＝Idiff> + m1×(IR—Ig1)，后三个点Id＝Idiff> + m1×(Ig2—Ig1)+m2×(IR—Ig2)。在单元格D11、F11、H11、J11、L11、N11和D12、F12、H12、J12、L12、N12，建立相关函数。
图9中自动计算值是根据事先输入的函数式来计算的。如单元格D16，函数式为“=(D11—D12/2)×U3×SQRT(3)”。
采用本实施例的试验方法只需三个电流源即可，其原理是：
动作（差动）电流：Id=|i1+i2|，
制动电流：Ir=(|i1－i2|)/2。
以变压器所整定的接线方式d/Y-11为例，参照继电器内部的相对应接线图，根据继电器内部向量匹配公式，当装置低压侧通入单相（A相）电流时，滞后相（B相）也有差电流流出。所以，在试验时，三相试验仪的电流1通道加到高压侧A相电流试验端子；三相试验仪的电流2通道加到高压侧B相电流试验端子；试验仪的电流3通道加到低压侧a相电流试验端子；试验仪的电流N相分别接高压侧的N相和低压侧的N相。试验仪的电流1通道和试验仪的电流2通道的相位角差为180度，试验仪的电流1通道和试验仪的电流3通道的相位角差为180度。
根据继电器内的制动特性曲线，A相的比率制动特性的校验过程如下（以上述定值中的m1=0.27，Idiff≥0.12为例，m2的校验相同）：
取第1点制动电流Ir＝0.07Iref，则根据动作特性曲线可以计算出与此制动电流相对应的差动电流为Id＝0.12 Iref，由于所加得相位相反，则公式为：
I1－I2=0.12——(1)，
(I1＋I2)/2=0.07——(2)，
由(1)式和(2)式得：I1＝0.13；I2＝0.01，
理论动作输出值IA=(0.13×Iref-a)/(1－k)=0.45A，
测试仪的电流1通道=电流2通道＝(0.01Iref-a)/(1－k)=0.03A，
电流3通道=0.01×Iref-b×k=0.05A，
差动电流为0，此时保护肯定不会动作。
增加测试仪的电流1通道输出，直到装置的A相跳闸灯刚好点亮为止，记下此时测量仪器的电流1通道的电流值0.46A，然后按如下公式校验动作值：
此时动作值的误差计算公式为：(0.46-0.45)/0.45≈2.22%<5%，在误差合格值±5%以内。
注：B、C相比例制动方法相同：低压侧加B相电流时，高压侧加B-C相；低压侧加C相电流时，高压侧加C-A相。

Claims (2)

1.一种变压器差动保护试验方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
① 确定变压器的各项参数，包括：变压器容量、变压器a侧电流一次额定值、变压器a侧电流二次额定值、变压器a侧电压一次额定值、变压器a侧参考电流一次值、变压器a侧幅值平衡系数、变压器a侧零序去除、变压器b侧电流一次额定值、变压器b侧电流二次额定值、变压器b侧电压一次额定值、变压器b侧参考电流一次值、变压器b侧幅值平衡系数、变压器b侧零序去除，根据公式，计算出各个电流量，包括：线圈a侧的变压器高压侧额定电流一次值和变压器高压侧额定电流二次值，线圈b侧的变压器高压侧额定电流一次值和变压器高压侧额定电流二次值；
② 确定继电器的各项参数，包括：继电器最小启动电流、继电器差动速断电流、继电器二次谐波制动系数、继电器第二拐点制动电流和继电保护整定值，根据公式，计算继电器第一拐点制动电流；
③ 根据变压器和继电器的各项参数，包括：变压器容量、变压器变比、变压器高压侧变比、变压器低压侧变比、变压器额定电流、折算至变压器二次侧、继电器差动电流、继电器差动速断率、继电器斜率1、继电器斜率2、继电器第一拐点制动电流和继电器第二拐点制动电流，计算启动电流和比率制动系数。
2.如权利要求1所述的变压器差动保护试验方法，其特征是：
步骤③计算启动电流和比率制动系数时，包括：
变压器高压侧启动电流=差动最小启动电流×变压器高压侧额定电流，
变压器低压侧启动电流=差动最小启动电流×变压器低压侧额定电流；
变压器固定低压侧a、180°，
变压器固定高压侧B、180°，
变压器高压侧A、0°，由，
变压器升至动作，
变压器固定低压侧b、180°，
变压器固定高压侧C、180°，
变压器高压侧B、180°，由，
变压器升至动作，
变压器固定低压侧c、180°，
变压器固定高压侧A、180°，
变压器高压侧C、180°，由，
变压器升至动作。
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